DE2059593A1 - Heat exchanger plate and process for its manufacture - Google Patents
Heat exchanger plate and process for its manufactureInfo
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Description
Societe Anonyme des Uslnes Chausson Asnieres, Hauts de Seine, PrankreichSociete Anonyme des Uslnes Chausson Asnieres, Hauts de Seine, France
Wärmetauscherblech und Verfahren zu dessen HerstellungHeat exchanger plate and process for its manufacture
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gewelltes Wärmetauscherblech für Wärmetauscher mit Rohren und Wärmetauscherblechen sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. The present invention relates to a corrugated heat exchanger plate for heat exchangers with tubes and heat exchanger plates as well as a process for its production.
109824/1277109824/1277
Man weiß, daß der größte Teil der abgegebenen Wärme eines derartigen Wärmetauschers mit Hilfe der Wärmetauscherbleche erfolgt. Dabei hat man bei der Herstellung derartiger Wärmetauscher bereits einen sehr hohen Perfektionsgrad erreicht, wobei jedoch Bestrebungen herrschen, an den Wärmetauscherblechen sswischen den einzelnen Rohren Vorsprünge auszubilden, durch welche den Wärmetauscher durchströmende Luft komplexen Turbulenzen ausgesetzt und dadurch die Wärmeabgabe verbessert wird.It is known that most of the heat given off by such a heat exchanger with the aid of the heat exchanger plates he follows. There is already a very high degree of perfection in the manufacture of such heat exchangers achieved, but efforts are made to sswischen the individual tubes projections on the heat exchanger plates train through which the heat exchanger air flowing through complex turbulence and thereby exposed the heat dissipation is improved.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch die Vorsprünge an den Wärmetauscherblechen erzeugten Turbulenzen zu starken Druckverlusten der durch den Wärmetauscher strömenden Luft führt. Dies hat jedoch zur Folge, daß das durchströmende Luftvolumen bzw. dessen Masse vermindert wird, was wiederum eine Verringerung der abgegebenen Wärmemenge ergibt.However, it has been shown that the turbulence generated by the projections on the heat exchanger plates is too strong Leads to pressure losses in the air flowing through the heat exchanger. However, this has the consequence that the flowing through Air volume or its mass is reduced, which in turn results in a reduction in the amount of heat given off.
Es ist demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wärme taus cherble ch zu schaffen, welches gegenüber den bisher bekannten Wärmetauscherblechen eine noch verbesserte Wärmeabgabe ermöglicht, wobei das Gewicht eines mit deratigen Wärmetauscherblechen versehenen Wärmetauschers sehr stark vermindert ist.It is therefore the aim of the present invention to provide a heat exchanger plate cherble ch, which compared to the hitherto known heat exchanger plates allows an even better heat dissipation, the weight of one with deratigen Heat exchanger provided with heat exchanger plates is very much reduced.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an den Anliegestellen des Bandes gekrümmte Stege vorgesehen sind, welche abwechslungsweise in entgegengesetzter Richtung gekrümmt sind, wobei die einzelnen Krümmungen parallel zueinander verlaufen und die aufeinanderfolgenden Stege ineinander geschoben sind.According to the invention this is achieved in that at the berths of the band curved webs are provided, which alternately curved in opposite directions are, the individual curvatures running parallel to one another and the successive webs into one another are pushed.
Vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß die Wärmeabgabe eines gewellten Wärmetauscherbleches an den Kanten am größten ist und nach der Mitte hinThe present invention is based on the surprising finding that the heat dissipation of a corrugated heat exchanger plate is greatest at the edges and towards the middle
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sehr stark abfällt. Demzufolge kann das Gewicht der Wärmetauscherbleche sehr stark vermindert werden, indem die Anzahl der vorhandenen Kanten sehr stark vergrößert wird, während die Größe der Kontaktfläche zwischen den Wärmetauscherblechen und Wandungen der Rohre erhalten bleibt.drops off very sharply. As a result, the weight of the heat exchanger plates be reduced very much by increasing the number of existing edges very much, while the size of the contact area between the heat exchanger plates and the walls of the tubes is retained.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung derartiger Wärmetauscherbleche ist dadurch gekennzeichnet, daßAn advantageous method for producing such heat exchanger plates is characterized in that
a) in einem dünnen Band jeweils parallele Schnitte eingebracht werden, welche in Längsrichtung durch Verbindungsstege voneinander getrennt sind, a) parallel cuts are made in a thin band, which are separated from one another in the longitudinal direction by connecting webs,
b) diese Stege in abwechselnder Weise gekrümmt werden, weil sich gekrümmte Stege entgegengesetzter Krümmung ergeben,b) these webs are curved in an alternating manner, because curved webs of opposite curvature result,
c) daß das Band im Bereich der Verbindungsstege zwischen den einzelnen Stegen gekrümmt wird, undc) that the tape in the area of the connecting webs between the individual webs is curved, and
d) das derart gewonnene Band derart gebremst wird, daß aufeinanderfolgende Stege ineinander geschoben werden.d) the tape thus obtained is braked in such a way that successive Bars are pushed into one another.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen in dem Polgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen 1st. Es zeigen:Further details of the invention are to be explained and described in more detail in the pole end on the basis of exemplary embodiments referring to the accompanying drawing. Show it:
Pig. I eine vordere Ansicht eines Wärmetauschers, welcher mit Wärmetauscherblechen gemäß der Erfindung versehen ist,Pig. I a front view of a heat exchanger, which is provided with heat exchanger plates according to the invention is,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Wärmetauscherbleehe von Fig. 1,Fig. 2 is a perspective view of the heat exchanger sheet of Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Herstellungsweise der Wärmetauscherbleche von Fig. 2,3 is a schematic explanatory view the manufacturing method of the heat exchanger plates of Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines bereits fertiggestellten WärmetauBcherblech.es,Fig. 4 is a perspective view of an already completed heat exchanger plate.
Fig. 5 und 5a seitliche Schnittansichten des in Fig. 4 dargestellten Wärmetauscherbleches, wobei Fig. 5a5 and 5a are side sectional views of the in Fig. 4 shown heat exchanger plate, wherein Fig. 5a
- 4 -109824/1277- 4 -109824/1277
eine abgewandelte Ausführungsform darstellt,represents a modified embodiment,
Fig. 6 eine Stirnansicht - teilweise im Schnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 5*Fig. 6 is an end view - partially in section along the line VI-VI of Fig. 5 *
Fig. 7 eine leicht vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie VII-VII von Fig. 5 und7 shows a slightly enlarged sectional view along the line VII-VII of FIGS. 5 and
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.8 shows a schematic representation of a modified embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher mit zwei Wasserkästen 1, 2, welche mit Zu- und Abführleitungen 3 sowie einem Einführstutzen 4 versehen sind. Im Bereich dieser Wasserkästen 1, 2 sind Sammler 5* 6 vorgesehen, in welchen die Enden von Rohren 7 münden. Zwischen den einzelnen Rohren 7 sind Wärmetauscherbleche 8 angeordnet, durch welche sich sekundäre Wärmetauscherflächen zwischen dem durch die Rohre 7 fließenden Medium und der Luftströmung ergeben.Fig. 1 shows a heat exchanger with two water tanks 1, 2, which with inlet and outlet lines 3 and an inlet nozzle 4 are provided. In the area of these water tanks 1, 2 collectors 5 * 6 are provided, in which the ends of Pipes 7 open. Heat exchanger plates 8 are arranged between the individual tubes 7, through which secondary Heat exchanger surfaces between the medium flowing through the tubes 7 and the air flow result.
Gemäß Fig. 2 wird zur Herstellung von Wärmetauscherblechen 8 ein sehr feines metallisches Band 9 mit einer Dicke von einigen Hundertstel Millimeter - beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium - verwendet, in welchem Schlitze 10, 10a konstanter Länge vorgesehen sind. Die einzelnen Schlitze * 10, 10a sind durch Verbindungsstücke 11 voneinander getrennt, welche als Auflagefläche an den Wandungen der Rohre 7 dienen.According to FIG. 2, a very fine metallic strip 9 with a thickness of a few hundredths of a millimeter - for example made of copper or aluminum - used in which slots 10, 10a constant length are provided. The individual slots * 10, 10a are separated from each other by connecting pieces 11, which serve as a support surface on the walls of the tubes 7.
Gemäß Fig. J> v/erden die Schlitze 10, 10a mit Hilfe von Scheiben 12 hergestellt. Jedoch können ebenfalls Stanzwerkzeuge oder andere Werkzeuge verwendet werden. Nach Herstellung der Schlitze 10, 10a wird das Band 9 mit Hilfe eines zweiten Presswerkzeugs 13 verformt, welches jeweils auf jeden zweiten Steg wirkt, wobei sich gemäß Fig. 2 Ausbiegungen 1O1, 1O2 ergeben. Dadurch wird das Band 9 in Längsrichtung entsprechend den Schlitzen 10, 10a vorgewellt. Somit werden zwei aufeinanderfolgende Stege - beispielsweise 14 und 14a - derartReferring to FIG. J> v / ground the slots 10, 10a manufactured by means of discs 12. However, punching tools or other tools can also be used. After the slots 10, 10a have been produced, the band 9 is deformed with the aid of a second pressing tool 13, which acts on every second web, resulting in bends 1O 1 , 1O 2 according to FIG. 2. As a result, the band 9 is pre-corrugated in the longitudinal direction corresponding to the slots 10, 10a. Thus, two successive webs - for example 14 and 14a - are like this
109824/1277 " 5 "109824/1277 " 5 "
verformt, daß sich eine nach oben gerichtete konkave Verformung ergibt, während nach unten hin beispielsweise die Stege 15 und 15a entgegengesetzt verformt werden. Die Verbindungsstücke 11, werden dabei nicht verformt. Entlang des Bandes ergeben sich somit Stege mit einer ungefähren sinoidalen Form. Die Krümmung der Stege braucht nicht kontinuierlich zu sein, indem sie beispielsweise nur im mittleren Bereich verformt werden, wobei sich zwei in etwa geradlinige Bereiche auf beiden Seiten der Krümmung bzw. der Abbiegung ergeben.deformed that there is an upward concave deformation, while downward, for example, the Web 15 and 15a are oppositely deformed. The connectors 11, are not deformed in the process. Along the band there are webs with an approximate sinoidal shape. The curvature of the webs need not be continuous, for example only in the middle Area are deformed, with two roughly straight areas on both sides of the curvature or the bend result.
Zusätzlich zu der Herstellung von diesen Welligkeiten erweist es sich als vorteilhaft, die Stege im rechten Winkel dazu zu verformen, indem sie beispielsweise eine Krümmung 16 erhalten. Derartige Krümmungen l6 können mit den scheibenförmigen Werkzeugen 12, IJ erzeugt werden, welche zur Herstellung der Welligkeit oder der Schlitze 10, 10a verwendet werden. Die Krümmungsrichtung der transversalen Krümmungen sind jeweils abwühslungsweise auf den einzelnen Stegen angeordnet. Im Hinblick auf Fig. 7 erkennt man beispielsweise, daß der Steg 14 im entgegengesetzten Sinne gekrümmt ist als der Steg 15. Diese Krümmung bewirkt, daß die seitlichen Kanten der aneinanderliegenden Stege leicht voneinander getrennt werden, so wie dies beispielsweise durch die Kanten a und b der Stege 14 und I5 dargestellt ist. Diese Krümmung bewirkt ferner, daß die Stege in einer Richtung sehr viel stärker verbogen werden können, als dies in Fig. 2 dargestellt ist, wobei gleichzeitig die Stege versteift werden. Schließlich werden die Turbulenzen des durch das Rohrbündel strömenden Mediums in Richtung des Pfeils F1 von Fig. 7 erhöht. Für eine vorgegebene Flächengröße erhöht sich somit die abgegebene Wärmemenge.In addition to producing these undulations, it has proven to be advantageous to deform the webs at right angles thereto, for example by giving them a curvature 16. Such curvatures 16 can be produced with the disk-shaped tools 12, IJ, which are used to produce the corrugation or the slots 10, 10a. The direction of curvature of the transversal curvatures are arranged in a divergent manner on the individual webs. With regard to FIG. 7, it can be seen, for example, that the web 14 is curved in the opposite direction than the web 15. This curvature has the effect that the lateral edges of the webs lying next to one another are slightly separated from one another, as is the case, for example, by the edges a and b the webs 14 and I5 is shown. This curvature also has the effect that the webs can be bent much more strongly in one direction than is shown in FIG. 2, the webs being stiffened at the same time. Finally, the turbulence of the medium flowing through the tube bundle is increased in the direction of the arrow F 1 in FIG. 7. For a given area size, the amount of heat given off increases.
Ein zusätzlicher Bearbeitungsvorgang besteht darin, das Band 9 mit einer Welligkeit zu versehen, so wie dies beiAn additional processing operation consists in providing the band 9 with a waviness, as in FIG
109824/1277109824/1277
der Herstellung von bekannten, welligen Wärmetauscherblechen der Fall ist. Zu diesem Zweck können ebenfalls rotierende, scheibenförmige Werkzeuge 16 verwendet werden. Durch diese Bearbeitung werden die die einzelnen Stege voneinander trennenden Verbindungsstücke 11 gewellt.the production of known, corrugated heat exchanger sheets is the case. For this purpose you can also rotating, disc-shaped tools 16 can be used. This processing separates the individual webs from one another separating connectors 11 corrugated.
Sobald das gewählte Band 9 das Werkzeug 16 verläßt und die Stege 14, 15 in der Höhe der Verbindungsstücke 11 verformt worden sind, ergeben sich nach einwärts gewölbte Bäuche 17. Das somit hergestellte, gewellte Band 9 wird daraufhin in eine Führung 18 gebracht, wobei es beispielsweise an einer Platte 19 vorbeigeführt ist, welche den Vorschub in Richtung des Pfeiles F2 verringert. Die Höhe der Platte 19 ist derart eingestellt, daß aufeinanderfolgende Krümmungen des Bandes 9 z.T. zusammengedrückt sind, während der Vorschub des Bandes 9 gebremst ist. Die Welligkeit der Stege wird dabei im Sinne der bereits vorhandenen Welligkeit erhöht, wobei die einzelnen Stege in die danebenliegenden Stege geschoben werden. Beispielsweise wird der Steg 15 von Fig. 2 zwischen die Stege 14a und l4b geschoben, wie dies in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt ist. Anhand von Fig. 4 erkennt man ferner, daß die entgegengesetzt gebogenen Stege 14 und l4a parallel zueinander verlaufen, während die Stege 15 und 15a ebenfalls im gleichen Sinne verformt sind. So wie dies anhand von Fig. 5 erkennbar ist, werden dabei die Verbindungsstücke 11 und 11, nach oben und unten geschoben.As soon as the selected band 9 leaves the tool 16 and the webs 14, 15 have been deformed at the level of the connecting pieces 11, inwardly curved bulges 17 result. The corrugated band 9 thus produced is then brought into a guide 18, whereby it is guided past a plate 19, for example, which reduces the advance in the direction of arrow F 2. The height of the plate 19 is set in such a way that successive curvatures of the belt 9 are partially compressed, while the advance of the belt 9 is braked. The waviness of the webs is increased in the sense of the already existing waviness, the individual webs being pushed into the webs next to them. For example, the web 15 of FIG. 2 is pushed between the webs 14a and 14b, as is shown in FIGS. 4 and 5. 4 it can also be seen that the oppositely curved webs 14 and 14a run parallel to one another, while the webs 15 and 15a are also deformed in the same sense. As can be seen from FIG. 5, the connecting pieces 11 and 11 are pushed up and down.
Fig. 5a zeigt jenen Fall, in welchem die Stege anstelle einer kontinuierlichen Krümmung mit einem mittleren Bereich vorhandenen Knick versehen sind, wodurch sich zu beiden Seiten im wesentlichen geradlinige Stücke 21 und 22 ergeben.Fig. 5a shows that case in which the webs instead a continuous curvature are provided with a central kink, which leads to both Sides essentially rectilinear pieces 21 and 22 result.
Die Größe des Zusammenschiebens der Stege hängt von dem Abstand zwischen der Führung 18 und der Platte 19 vonThe size of the pushing together of the webs depends on the distance between the guide 18 and the plate 19 of
109824/1277 " ? "109824/1277 " ? "
Fig. j5 ab. Durch Verstellung dieses Abstandes ergibt sich die Möglichkeit, daß die einzelnen Stege mehr oder weniger stark zusammengeschoben werden. Wenn die der Platte 19 übertragene Reibung im wesentlichen in derselben Größenordnung liegt wie die der Führung 18, kann erreicht werden, daß das Verbindungsstück 11 um einen halben Abstand gegenüber dem Verbindungsstück 11, verschoben ist, d.h. genau in der Mitte der beiden Verbindungsstücke 11, und 11p liegt. Wenn man jedoch die Reibung der Platte 19 verschieden gegenüber der der Führung 18 macht, erhält man - so wie dies in Fig. 8 dargestellt ist - eine zusätzliche Deformation, welche je nach Wunsch eingestellt werden kann. Falls der Bedarf vorhanden ist, kann das Verbindungsstück 11 im wesentlichen gegenüber dem Verbindungsstück H1 zum Fluchten gebracht werden, so daß die Verbindungsstücke an gegenüberlegenden Stellen der Rohre anliegen.Fig. J5. By adjusting this distance there is the possibility that the individual webs are pushed together to a greater or lesser extent. If the friction transmitted to the plate 19 is essentially of the same order of magnitude as that of the guide 18, it can be achieved that the connecting piece 11 is displaced by half a distance with respect to the connecting piece 11, ie exactly in the middle of the two connecting pieces 11, and 11p lies. If, however, the friction of the plate 19 is made different from that of the guide 18, an additional deformation is obtained - as shown in FIG. 8 - which can be adjusted as desired. If the need arises, the connecting piece 11 can be brought into alignment substantially with respect to the connecting piece H 1 , so that the connecting pieces bear at opposite points on the pipes.
Die Länge der Stege kann entsprechend den herrschenden Bedingungen eingestellt werden. Beispielsweise kann sie progressiv vergrößert werden, und zwar in dem Sinn der Zirkulation der Luftströmung, wobei der Wärmetauschkoeffizient in Abhängigkeit der Erwärmung der Luft verändert wird.The length of the webs can be adjusted according to the prevailing conditions. For example, it can progressively increased in the sense of the circulation of the air flow, the heat exchange coefficient is changed depending on the heating of the air.
- 8 -109824/1277- 8 -109824/1277
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